아타나소프-베리 컴퓨터

1. 개요

아타나소프-베리 컴퓨터(ABC)는 1939년 아이오와 주립 대학교에서 개발된 세계 최초의 전자식 디지털 컴퓨터 중 하나이다. 이진법, 전자식 계산, 계산과 메모리 분리 등 현대 컴퓨터의 핵심 아이디어를 최초로 구현했으며, 진공관과 축전기를 사용하여 이전 기계보다 빠른 속도를 냈다. ABC는 프로그래밍이 불가능했지만, 연립 선형 방정식 시스템의 해를 구하는 데 사용되었다. 1973년 법원 판결을 통해 ABC가 ENIAC보다 먼저 개발된 컴퓨터로 인정받았으며, 현대 컴퓨터 개발에 큰 영향을 미쳤다.

2. 개발

아이오와 주립 대학교 물리학과 건물 지하에서 조립된 아타나소프-베리 컴퓨터(ABC)는 자금 부족으로 인해 개발에 2년 이상이 소요되었다. 1939년 10월에 첫 번째 시제품이 완성되었고, 11월에 개념 증명 시연이 이루어졌다. 초기 자금은 농학부에서 지원했으며, 이후 뉴욕의 리서치 코퍼레이션에서 추가 자금을 지원받았다.

ABC는 약 1.6km 이상의 전선, 280개의 쌍삼극 진공관, 31개의 사이러트론으로 구성되었으며, 무게는 320kg 이상, 크기는 책상 정도였다.

ABC는 다음과 같은 특징을 가지고 있었다.

* 이진법 채택
* 병렬 컴퓨팅
* 재생식 메모리
* 메모리와 연산 기능의 분리

이는 현대 컴퓨터에서도 사용되는 중요한 아이디어들이다.

ABC는 재생식 커패시터 메모리를 사용했는데, 이는 원리적으로 DRAM과 같다. 메모리는 각각 1600개의 콘덴서를 내장한 한 쌍의 드럼으로 구성되어 있었다. 각 드럼은 50개씩 묶인 32개의 "밴드"로 구성되었으며(30개는 활성, 2개는 예비), 초당 30번의 덧셈/뺄셈이 가능했다. 데이터는 50비트 고정 소수점 숫자로 표현되었으며, 초당 60회, 50비트의 고정 소수점을 저장하거나 연산할 수 있었다(3000비트/초). 교류 전원 주파수인 60Hz가 기본 동작 주파수였다.

논리 기능은 진공관으로 구현되어 완전히 전자식이었다. 회로는 인버터 및 2입력/3입력 게이트로 구성되었으며, 각 게이트는 논리 기능을 결정하는 저항 분압 네트워크와 비트 반전을 위한 진공관 증폭기로 구성되었다.

입출력은 두 가지 형태였다. 1차 사용자 입출력과 중간 결과 입출력이다. 중간 결과는 너무 큰 문제를 처리하기 위해 사용되었으며, 정전기적으로 종이에 기록되었다. 이 기능의 오류 발생률은 10만 회 연산 당 1회였으며, 이는 종이 재료의 균일성 문제 때문이었다. 이 문제는 아타나소프가 제2차 세계 대전 관련 업무로 대학을 떠날 때까지 해결되지 않았다. 1차 사용자 입력은 펀치 카드를 사용했고, 출력은 조작 패널상의 표시였다.

ABC는 프로그램 내장 방식 컴퓨터가 아니었기 때문에, 조작자가 제어 스위치를 조작하여 기능을 설정해야 했다. 이는 후대의 컴퓨터에서 부트 프로그램을 입력하는 방식과 유사하다. 조작 가능한 처리로는 메모리 읽기/쓰기, 십진법/이진법 변환, 연립 방정식 정리 등이 있었으며, 스위치와 점퍼선으로 조작했다. ABC는 최대 29개의 미지수를 가진 연립 일차 방정식을 풀 수 있도록 설계되었다.

3. 특징

4. 기능

아타나소프-베리 컴퓨터(ABC)는 연립 선형 방정식 시스템을 풀기 위해 설계되었다. 최대 29개의 방정식을 처리할 수 있었는데, 이는 당시에는 어려운 문제였다. 이러한 규모의 문제는 존 아타나소프가 일했던 물리학 분야에서 흔해지고 있었다. 이 기계는 최대 29개의 변수와 상수항을 가진 두 개의 선형 방정식을 입력받아 변수 중 하나를 소거할 수 있었다. 각 방정식에 대해 이 과정을 수동으로 반복하여 변수가 하나 줄어든 방정식 시스템을 만들었다. 그런 다음 전체 과정을 반복하여 또 다른 변수를 소거했다.

조지 W. 스네데커 아이오와 주립 대학교 통계학과장은 실제 수학 문제를 해결하기 위해 ABC를 사용한 최초의 사용자였을 가능성이 매우 높다. 그는 이러한 문제들 중 다수를 아타나소프에게 제출했다.

5. 현대 컴퓨터와의 차이점

ABC는 프로그램 내장 방식 컴퓨터가 아니었다. 즉, 현대 컴퓨터처럼 소프트웨어를 통해 작동하는 방식이 아니라, 작업자가 직접 제어 스위치를 조작하여 기능을 설정해야 했다. 이는 마치 초기 컴퓨터에서 부트 프로그램을 입력하는 방식과 유사했다.

ABC에서 작업자가 조작할 수 있는 기능에는 메모리 읽기 및 쓰기, 십진법과 이진법 간 변환, 연립 방정식 정리 등이 있었다. 이러한 조작은 전면 패널의 스위치를 통해 이루어졌으며, 필요한 경우 점퍼선을 연결하여 기능을 추가하기도 했다.

ABC는 연립 일차 방정식을 풀도록 설계되었으며, 최대 29개의 미지수를 가진 방정식을 처리할 수 있었다. 이는 당시 아타나소프가 소속된 물리학과에서 자주 다루던 문제였다. 문제 해결 과정은 기본적으로 두 개의 방정식을 입력하고 하나의 변수를 제거하는 방식이었으며, 이 과정을 반복하여 변수를 하나씩 줄여나갔다.

6. 특허 분쟁

1947년 6월 26일, J. 프레스퍼 에커트와 존 모클리는 ENIAC에 대한 특허를 출원했다. 이는 존 빈센트 아타나소프에게 큰 놀라움을 안겨주었다. 1941년 6월, 존 모클리는 ABC를 검토했으며, 모클리의 전 제자였던 아이작 아우어바흐는 모클리가 ENIAC에 대한 자신의 후속 작업에 영향을 미쳤다고 주장했지만, 모클리는 이를 부인했다.

1964년에 ENIAC 특허가 발급되었고, 1967년 허니웰은 스페리 랜드를 상대로 ENIAC 특허 무효 소송을 제기하며 ABC가 선행 기술에 해당한다고 주장했다. 미네소타 지방 법원은 1973년 10월 19일 허니웰 대 스페리 랜드 판결에서 ENIAC 특허가 존 아타나소프의 발명에서 파생된 것이라고 판결했다.

캠벨-켈리와 애스프레이는 다음과 같이 결론 내렸다.

1973년 10월 19일, 얼 R. 라슨 미국 지방 판사는 ENIAC 특허를 무효로 판결하며 ENIAC가 아타나소프-베리 컴퓨터에서 많은 기본 아이디어를 파생했다고 판결했다. 라슨 판사는 다음과 같이 명시적으로 진술했다.

ENIAC의 원 개발자 중 한 명인 허먼 골드스타인은 다음과 같이 썼다.

미국에서 "컴퓨터의 기본 특허"에 관한 재판이 열려, 1973년 10월 "컴퓨터의 기본 특허는 아타나소프-베리 컴퓨터에 있다"는 판결이 내려졌고, ENIAC 측의 특허는 무효로 처리되었다. 하지만 그 판결에 이르게 된 경위와 그 판결이 가져온 결과는 복잡하다.

;경위

1946년 발표된 펜실베이니아 대학교의 존 프레스퍼 에커트와 존 모클리 등의 ENIAC 프로젝트가 전자계산기 특허를 획득했다. 하지만 그 특허는 스페리 랜드사의 것이 되어 독점했고, 컴퓨터 시장에서 과점 상태가 되어 문제가 되었다. 1967년 마침내 허니웰사와의 법정 투쟁이 시작되었다. 법정에서는 아타나소프-베리 컴퓨터의 요소적인 선점성에 대해 몇 가지 사실 인정도 이루어졌다. 이 재판에서 ENIAC 측의 특허는 무효로 처리되었고, "컴퓨터의 기본 특허는 아타나소프-베리 컴퓨터에 있다"는 판결이 내려졌다(1973년 10월 19일). ENIAC 개발자인 모클리는 1941년 6월에 아타나소프를 만나 아타나소프-베리 컴퓨터를 견학했다는 사실이 있었고, 그것을 근거로 내려진 판결이었다. 그 결과, ENIAC 측(스페리 측)의 권리 일부가 무효 처리되어 과점 상태가 해소되었고, 컴퓨터 시장은 건전해졌다.

하지만, ENIAC 개발자인 모클리의 입장에서 보면, 자신과 에커트가 달성한 것으로 얻을 수 있었던 명예를, 나중에 ENIAC 개발 회의에 참가하여 이야기를 들은 존 폰 노이만이 초고를 (마음대로) 발표한 것으로 마치 노이만의 성과인 것처럼 세상에 오해받아 명예를 빼앗겼다. 게다가 아타나소프-베리 컴퓨터와의 특허 투쟁에서도 져서 큰 정신적 충격을 받게 되었다.

여명기의 전자계산기 개발 경쟁의 경위는 복잡한 "인간 드라마"와 같은 양상을 띠고 있다. 아타나소프-베리 컴퓨터와 ENIAC의 건에 관해서도, 어느 쪽에 서서 사물을 보느냐에 따라 기술이 크게 변화한다. 여명기의 전자계산기에 관한 서적은 몇 권 있지만, 일부에서는 상당히 감정적인 문장도 쓰여 온 경위가 있으므로, 그런 문장에 영향을 받아 시점이 편향되지 않도록 주의할 필요가 있다. 여명기의 전자계산기 개발사에 관해서는 한 권의 문헌만 읽고 다 아는 것처럼 생각하지 말고, 다른 시점의 문헌을 여러 권 읽어 복잡한 경위를 다면적으로 이해하는 편이 좋다.

한편, 아타나소프-베리 컴퓨터의 개발자 아타나소프는 "전자계산기를 발명하고 개발한 사람은 모두 칭찬받아 마땅하다"라고 관대하게 말했다.

7. 평가 및 영향

ABC는 현대 컴퓨터의 세 가지 주요 아이디어인 이진법 사용, 전자식 계산, 연산과 메모리 분리를 처음으로 구현했다. 이러한 개념은 이후 컴퓨터 발전에 핵심적인 요소로 적용되었다.

1973년, 미국 법원은 ENIAC의 특허를 무효화하고, ENIAC 개발자들이 아타나소프로부터 전자 디지털 컴퓨터의 아이디어를 얻었다고 판결했다. 이 판결로 ABC가 세계 최초의 전자식 디지털 컴퓨터로 인정받게 되었다.

1990년 11월 13일, 존 빈센트 아타나소프는 조지 H. W. 부시 대통령으로부터 미국 국가 기술상을 수상했다.

8. 복제품

1997년, 아이오와 주립 대학교 캠퍼스에 위치한 에임스 연구소 연구팀은 350000USD를 들여 작동하는 아타나소프-베리 컴퓨터(ABC)의 복제품을 완성했다. 복제 ABC는 아이오와 주립 대학교 더럼 계산 및 통신 센터 1층 로비에 전시되었으며, 이후 컴퓨터 역사 박물관에 전시되었다.